طور باحثان في الجامعة الأميركية في الشارقة، نموذجًا رياضيًا جديدًا يمكنه تحديد الوقت المناسب لتنظيف الألواح الشمسية، من تراكمات الغبار عليها والذي يؤدي إلى تعزيز توليد الطاقة الشمسية وزيادتها.
- اقرأ أيضاً: Hub71 تتعاون مع AIQ التابع لأدنوك وجروب 42 لتطوير حلول ذكاء اصطناعي في مجال الطاقة
- اقرأ أيضاً: زرع شجرة قرم مقابل حجز مقعد على الدرجة السياحية الرحبة في الاتحاد للطيران
- اقرأ أيضاً: المؤسسة الاتحادية للشباب تستضيف رواد أعمال اماراتيين لعرض نجاحاتهم أمام جمهور من الشباب الاماراتي
الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء
أشرف على الدراسة كل من الدكتور مصطفى شعبان، أستاذ مشارك في الهندسة الكهربائية، والدكتور محمود إبراهيم، أستاذ الهندسة الكهربائية، برعاية الجامعة الأميركية في الشارقة وشركة رينتيك سيستمز، وهي مؤسسة متخصصة بتصميم أنظمة تكنولوجيا الطاقة المتجددة وتركيبها في الإمارات. ويساهم البحث في عمل دولة الامارات، على تنفيذ استراتيجيتها للطاقة لعام 2050 التي تهدف إلى زيادة انتاج الطاقة النظيفة وتقليل البصمة الكربونية لتوليد الطاقة.
التوقيت الأمثل لتنظيف الغبار
قال الدكتور شعبان: “تعد أنظمة الطاقة الشمسية حاليًا مصدرًا بديلًا للطاقة في الشرق الأوسط وأجزاء أخرى من العالم. ودولة الإمارات ليست استثناءً في حرصها على تسخير الطاقة الكهربائية من الشمس، حيث من المتوقع أن تحقق العديد من المشاريع التي تم إطلاقها في أبو ظبي ودبي نمواً هائلاً خلال العقود القادمة. يعد تراكم الغبار أحد التحديات الرئيسية التي يواجهها أي نظام يعتمد على الطاقة الشمسية، خاصة في ظل طبيعة طقس هذه المنطقة. وبما أن تنظيف الألواح الشمسية مكلف، مما يعني أنه لا يتم تنظيفها إلا عند الحاجة، فقد قمنا بتطوير نموذج رياضي جديد يمكنه تقدير التوقيت الأمثل لتنظيف الألواح الشمسية بناءً على كميات الطاقة الكهروضوئية والظروف البيئية.”
مساوئ تراكم الغبار على الألواح الشمسية
وأضاف: “ليس لدينا عادة طريقة لمعرفة كمية الغبار المتراكم على الألواح الشمسية. وعادة ما يتسبب تراكم الغبار والظروف الجوية في انخفاض معدل الطاقة المتولدة.، لذلك يعمل نموذجنا المقترح على تقدير كمية الغبار على الألواح، ويساعد في تحديد موعد تنظيفها. وبالتالي لن نقوم بعمليات تنظيف غير ضرورية ونهدر الموارد، وفي نفس الوقت لا نترك الغبار يتراكم”.
وقد وجدت الدراسة أن التنظيف الأمثل يمكن أن يؤدي إلى توليد طاقة إضافية بنسبة 27.3 %، كما أوصت باتباع أنماط تنظيف موسمية مختلفة.
التنظيف حسب المواسم
قال الدكتور إبراهيم: “إن تغيير عدد مرات التنظيف وفقًا للمواسم هو الخيار الأفضل مقارنة بوضع جدول تنظيف ثابت طوال العام. إن النموذج المقترح هو الأول من نوعه في المجال، ونحن نتوقع تطوير العديد من التطبيقات للنموذج المقترح وإصدارات أكثر تقدمًا. يجب على دراسات حجم المزارع الشمسية النظر في تأثير الغبار عند تنفيذها في منطقة الشرق الأوسط أو البيئات المماثلة”.
وقد قام الباحثان بنشر ورقتين بحثيتين حول هذا الموضوع في مجلتي “انرجيز” و”أبلايد انرجي” وهما يتطلعان إلى تطوير هذا النموذج وتبنيه من قبل شركات الطاقة المتجددة. وأشارا إلى أن شركة رينتيك سيستمز تخطط لاعتماد نموذجها لجدولة تنظيف الألواح الشمسية.
ارشادات لتوليد الطاقة
قال الدكتور إبراهيم: “يساعد هذا المشروع في تحقيق أهداف واسعة وطويلة المدى، ويساهم بشكل إيجابي في أنظمة الطاقة النظيفة والفعالة في جميع أنحاء دولة الإمارات العربية المتحدة والمنطقة وخارجها. كما سيوفر بيانات وإرشادات لتعزيز أنظمة الطاقة وتوليد الطاقة المتجددة في دولة الإمارات العربية المتحدة، فضلاً عن وضع أدوات للمساعدة في الحفاظ على مصادر الطاقة المتجددة وتوفيرها وتعزيز الاستدامة”.
أبحاث الطاقة المتجددة
*يكمل هذا البحث أبحاث أخرى تجريها الجامعة الأميركية في الشارقة ضمن مجال الطاقة المتجددة، بما في ذلك البحث الذي تم إجراؤه تحت مظلة كرسي أستاذية بيتروفاك لأبحاث الطاقة المتجددة، حيث تضمنت بعض هذه الأبحاث جهاز يعمل بتكنولوجيا إنترنت الأشياء يمكنه تقييم نظافة الألواح الشمسية عن بُعد.
*تعرف كلية الهندسة في أميركية الشارقة ببرامج البكالوريوس والماجستير في الهندسة الكهربائية، حيث تم تصنيف الجامعة من بين أفضل جامعتين (تعادل) في الإمارات ، وأفضل 300 جامعة على مستوى العالم في الهندسة الكهربائية والإلكترونية، وفقًا لتصنيفات “كيو أس” العالمية للمواد الجامعية لعام 2022.
*يرتبط برنامج الهندسة الكهربائية في الجامعة ارتباطًا وثيقًا ببيئة الصناعة اليوم، حيث تم تصميمه بأٍسلوب بمكن الطلبة من العمل في المجال وتوظيف معارفهم ومهاراتهم في التحليل والتصميم في تحقيق الأنظمة الهندسية التي تساهم في تقدم العلوم والتكنولوجيا.
